《建筑施工技术》-模块二

任务２．１预制桩施工预制桩结构坚固、耐久，桩身质量易于控制、成桩速度快、制作方便、承载力高，并能根据需要制成不同尺寸、不同形状的截面和长度，不受地下水位影响，不存在泥浆排放等问题，是建筑工程中常用的一种桩型。２.１.１预制桩的制作、运输与堆放（１）钢筋混凝土实心方桩的制作、运输与堆放。预制钢筋混凝土实心方桩的断面尺寸一般为２００ｍｍ×２００ｍｍ～６００ｍｍ×６００ｍｍ。单节桩的最大长度依桩架高度而定，一般在２７ｍ以内。长度在１０ｍ以下的短桩，一般多在工厂预制；较长的桩，因不便于运输，通常在打桩现场附近露天预制。下一页返回任务２．１预制桩施工桩的预制方法有并列法、间隔法、叠浇法和翻模法等。现场预制桩多采用重叠间隔法制作，工具式木模或钢模板支在坚实平整的场地上，重叠层数根据地面允许荷载和施工条件确定，一般不超过４层。场地应平整、坚实，同时做好地面排水，避免产生不均匀沉降。桩与桩之间应做好隔离层（如油毡、牛皮纸、塑料纸、纸筋等）。上层桩或邻桩混凝土达到设计强度的３０％以后方可进行。预制桩钢筋骨架的主筋连接宜采用对焊或电弧焊。主筋接头配置在同一截面内的数量，当采用闪光对焊或电弧焊时，不得超过５０％，相邻两根主筋接头截面距离应当大于３５d，且不小于５００ｍｍ，如图２-２所示。预制桩骨架的允许偏差应当符合相关规范的规定。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工预制桩混凝土粗集料应当使用碎石或开口卵石，粒径宜为５～４０ｍｍ。混凝土强度等级为Ｃ３０～Ｃ５０，机械搅拌，机械振捣，由桩顶向桩尖连续浇筑捣实，一次完成。制作后应洒水养护的时间不少于７ｄ。钢筋混凝土预制桩的质量检验标准应当符合表２-１的规定。钢筋混凝土现场预制桩的制作程序如下：现场布置→场地整平与处理→场地地坪混凝土浇筑→支模绑扎钢筋，安装吊环→浇筑混凝土→养护至３０％强度拆模，再支上层模，涂刷隔离层→重叠浇筑第２层桩养护→起吊→运输→堆放→沉桩。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工制作完成的预制桩应当在每根桩上标明编号及制作日期，如设计不埋设吊环，则应标明绑扎点位置。混凝土预制桩强度达到设计强度的７０％后起吊，达到设计强度的１００％后方可进行运输打设。桩在起吊和搬运时，吊点应当符合设计规定；如无吊环，设计未作具体规定，应当符合起吊弯矩最小的原则，按照图２-３的位置绑扎起吊。同时，绑扎时钢丝绳与桩之间应当加衬垫，以免损坏棱角。起吊时，应当平稳提升，吊点同时离地。打桩前，需将桩从制作处运到现场堆放或直接运至桩架前。一般根据打桩顺序和速度随打随运，以减少桩的二次搬运。若长距离运输，可以采用平板拖车或轻轨平板车。运输长桩时，桩下要设置活动支座。经搬运的桩要进行质量复查。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工桩堆放时，地面必须平整、坚实；垫木间距应当根据吊点确定；各层垫木应位于同一垂直线上；堆放层数不宜超过４层；不同规格的桩应当分别堆放。（２）混凝土管桩制作、运输与堆放。混凝土管桩一般在预制厂用离心法成型，混凝土密实、强度高，抵抗地下水和耐腐蚀性能强。常用桩径以３００ｍｍ、４００ｍｍ、５５０ｍｍ为主，壁厚为８０～１００ｍｍ，每节标准长度为８～１２ｍ，也可按需要确定节长。管壁内设置Φ１２～Φ２２主筋１０～２０根，外面绕６螺旋箍筋，混凝土强度等级一般不低于Ｃ３０，如图２-４所示。各桩段管桩之间可以用焊接或法兰螺栓连接。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工为解决混凝土管桩在吊装和搬运时因弯曲拉应力的作用而开裂，以及打桩过程中因拉伸应力而产生环状裂缝的问题，应当采用预应力混凝土管桩，混凝土强度等级不低于Ｃ４０。混凝土管桩应当达到设计强度的１００％后方可运到现场打桩。堆放层数不超过３层，底层管桩边缘用楔形木块塞紧，以防止滚动。（３）钢管桩的制作、运输和堆放。钢管桩一般在工厂制作，使用无缝钢管，也可以采用钢板卷板焊接而成。焊缝可以直缝焊接、螺旋缝焊接。钢管桩直径为４００～１０００ｍｍ，管壁厚度为６～５０ｍｍ。其一般由一节上节桩、若干节中节桩与一节下节桩组成。分节长度一般为１２～１５ｍ。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工钢管桩桩端有开口型和闭口型。开口型桩端加强处理避免桩穿透坚硬土层或含漂砾的土层受损；闭口型桩端设置桩靴即可，多用于端承桩。钢管桩质量轻、刚度好、装卸方便、挤土量少；钢管强度高，能够承受较大的冲击作用，易于穿透坚硬土层；承载高，能承受较大的水平力。但钢管桩易受腐蚀，所以需进行防腐处理。处理方法以可采用外表面涂防腐层、增加腐蚀余量和阴极保护等。钢管桩堆放场地应当平整、坚实、排水畅通；两端应当设置有效保护措施，防止搬运管桩时桩体撞击造成桩端、桩体损坏或弯曲变形；应按照规格、材质分别堆放，堆放高度不宜太高，以防受压变形。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工一般９００的钢管不宜超过３层，Φ６００的钢管桩不宜超过４层，Φ４００的钢管桩不宜超过５层。堆放时，支点设置要合理，钢管桩两侧面应当设置木楔塞牢，防止滚动。２.１.２锤击沉桩施工锤击沉桩是利用桩锤下落时的冲击力锤击桩头所产生的冲击机械能，克服土体对桩的阻力，使其桩身不断下沉。锤击沉桩是预制桩最常用的沉桩方法，施工速度快、机械化程度高、适用范围广，但施工中有挤土、噪声和振动等公害，对城市中心和夜间施工有所影响。（１）打桩机具选择。打桩所用的机具设备，主要包括桩锤、桩架及动力装置三部分。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工①桩锤。桩锤的作用是对桩施加冲击力，将桩打入土中，完成沉桩。桩锤有落锤、单动汽锤、双动汽锤、柴油锤、振动锤、液压锤。ａ．落锤。落锤也称自落锤，一般由生铁铸成，锤重为５～２０ｋＮ。轻型落锤可用人力拉升，一般用卷扬机提升，桩锤自由落到桩头上，反复锤击，桩逐渐打入土中。落锤构造简单，随意调整落距，但打桩效率低、对桩损伤较大，现已较少使用。ｂ．单动汽锤。单动汽锤如图２-５（ａ）所示，利用蒸汽（或压缩空气）将桩锤（汽缸）上提一定高度，桩锤靠自重下落打桩。单动汽锤锤重为３０～１５０ｋＮ。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工构造简单、落距短，设备和桩头不宜损坏，打桩速度及冲击力较大，效率较高，每分钟锤击６０～８０次，适用于各类桩在各类土层中施工。ｃ．双动汽锤。双动汽锤如图２-５（ｂ）所示，利用蒸汽（或压缩空气）将锤上举及下冲，增加夯击能量，双动汽锤锤重为６～６０ｋＮ。双动汽锤冲击力更大，频率更快，每分钟可锤击１００～２００次，适用于打各种桩并能用于水下打桩、斜桩和拔桩。ｄ．柴油锤。柴油锤分为导杆式、活塞式和管式三类，利用燃油爆炸推动活塞往复运动进行锤击打桩，如图２-６所示。柴油锤本身附有机架，不需要外部动力设备，沉桩速度快、适应性大，施工操作简单、安全可靠。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工柴油锤在过软的土中由于贯入度过大，因此，燃油不能爆发、桩锤不能反跳，否则会使工作循环中断。柴油锤锤重为２２～１５０ｋＮ，每分钟锤击４０～８０次。ｅ．液压锤。液压锤是一种新型的桩锤，是由液压推动密闭在锤壳体内的芯锤活塞柱，令其往返实现夯击作用，将桩沉入土中。液压锤具有低噪声、无油烟、省能耗、冲击频率高、沉桩效果好等优点，适用于打各种直桩、斜桩、拔桩和水下打桩，是一种理想的冲击式打桩设备。根据工程地质条件、施工条件、机具设备、工作效率等选择桩锤的类型，确定桩锤锤重，一般锤比桩重较适合。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工同时锤击桩顶，为防止桩受过大冲击应力而损坏，应选用重锤低击。施工中可以根据地质条件、桩型、桩的密集程度、单桩竖向承载力及现有施工条件等决定，也可以根据施工经验，参照表２-２选择，还可以按锤冲击能量选择锤重，用下式计算：并应当按照下式复核：②桩架。桩架的作用是支持桩身和桩锤，将桩吊至打桩位置，并在打入过程中引导桩的方向，保证桩锤沿要求方向冲击。选择桩架应当考虑桩锤类型、桩的长度、施工现场等因素。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工桩架的高度是桩长、桩锤高度、桩帽厚度及所用滑轮组高度的总和，还应当预留１～２ｍ的高度作为桩锤的伸缩余量。常用的桩架有滚筒式桩架、多功能桩架、履带式桩架。ａ．滚筒式桩架（图２-７）。桩架行走靠两根钢筒在垫木上滚动，结构比较简单，容易制作，在平面转弯、调头方面不够灵活时使用，操作人员较多。其适用于预制桩和灌注桩施工。ｂ．多功能桩架（图２-８）。桩架机动性和适应性很大，在水平方向上可作３６０°旋转，导架可以伸缩和前后倾斜，底盘下装有铁轮，可以在轨道上行走。其适用于各种预制桩和灌注桩施工。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工ｃ．履带式桩架（图２-９）。桩架以履带式起重机为底盘，增加导杆和斜撑组成。移动方便，比多功能桩架更灵活。其适用于各种预制桩和灌注桩施工。③桩帽及衬垫材料。为提高打桩效率和沉桩精度，保护桩锤安全使用和桩顶不受破损，在桩顶加设桩帽，根据桩锤和桩帽的类型、桩型、地质条件和施工条件等因素，合理选用衬垫材料。桩帽上部垫材为锤垫，可以采用橡木、桦木等硬木按照纵纹受压使用，也可用钢索盘绕而成。桩帽下部与桩顶间的材料为桩垫，可以采用松木横纹拼合板、草垫、麻布片、纸垫等。垫材厚度应当合理选择。④送桩器。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工当桩顶设计标高低于地表时，将桩顶打入（或压入）至设计标高，称为送桩。送桩一般用钢管制成，送桩器制作要有较高的强度和刚度，易打入及拔出，将锤头冲击力有效传递到桩上。（２）打桩前的准备工作。打桩前，应当认真处理地上、地下（如树木、电线杆、地下管线、旧有基础）障碍物，打桩机进场及移动范围内的场地应当平整压实，以使地面有一定承载力，并保证桩机的垂直度；需进行打桩试验，以便检验设备和工艺是否符合要求。在打桩前，应当根据设计图纸确定桩基轴线，并将桩的准确位置测设到地面。（３）确定打桩顺序。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工打桩时，由于桩对土体的挤密作用，先打入的桩受水平推挤而造成偏移，或因垂直挤拔作用造成浮桩；而后打入的桩难以达到设计标高或入土深度，造成土体隆起和挤压，截桩过大。因此，打桩顺序是否合理，直接影响打桩进度和施工质量。确定打桩顺序时，要综合考虑到桩的密集程度、基础的设计标高、现场地形条件、土质情况等。打桩顺序一般分为从两侧向中间施打、逐段单向打设、由中间向四周打设和由中间向两侧打设，如图２-１０所示。当桩较稀疏时，可从两侧同时向中间施打，或逐排单向打设。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工若桩密集（桩中心距大于４倍桩边长或直径），一般当基坑不大时，打桩应当从中间向两侧对称施打，或由中间向四周施打；当基坑较大时，应将基坑分为数段，而后在各段范围内分别进行打桩。打桩应避免自外向内，或从周边向中间进行。当桩基设计标高不同时，打桩顺序宜先深后浅、先大后小、先长后短。当桩头高出地面时，桩机往后退打。（４）打桩工艺。①定锤吊桩。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工桩机就位时桩架应垂直，导杆中心线与打桩方向一致，校核无误后将其固定，将锤桩和桩帽吊起，其高度应高于桩顶，吊起桩身，送至导杆内，对准桩位调整其垂直度，垂直度偏差不得超过０．５％。然后将桩帽在桩顶固定，并将桩锤缓缓落在桩顶上，在桩锤自重的作用下，桩沉入土中一定深度达到稳定位置，再校正桩位及垂直度。②打桩。打桩时应当采用“重锤低击”，即开始施打时用小落距（一般为０．６ｍ左右）击打，入土一定深度（１～２ｍ）后再用全落距击打，这样桩尖不易产生偏移。打混凝土管桩时最大落距不应大于１．５ｍ，实心方桩不应大于１．８ｍ。锤击过程要连续、速度要均匀，间歇时间不要太长。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工打桩过程中，应当经常检查打桩架的垂直度，如偏差超过１％，则应及时纠正。观察桩锤回弹情况，如回弹太大，则说明桩锤太轻，不能使桩下沉，应重新更换桩锤。随时观察贯入度的变化情况：当贯入度骤减、桩锤突然发生较大回弹，表明桩尖可能碰到障碍，此时应减小锤击落距，加快锤击；若还有这种现象，则应停止锤击，研究原因进行处理。打桩过程中，如突然出现桩锤回弹，贯入度突增，桩身弯曲、倾斜、桩顶破坏加剧等，表明桩身可能已被破坏。桩的入土深度控制，对于端承桩以贯入度为主而以标高作为参考；对于承受轴向荷载的摩擦桩，应以标高为主，以贯入度作为参考。贯入度是指最后贯入度，即最后１０击桩的平均入土深度（双动汽锤为每分钟下沉值）。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工③接桩及截桩头。一般施工设备条件对桩长度有所限制，桩的设计长度较大时，需要采用多节桩段连接而成。混凝土预制桩接头不宜超过２个，预应力管桩接头不宜超过４个。常用接头的连接方法有焊接法、浆锚法和法兰法接桩。ａ．焊接法接桩，如图２-１１所示。上下节桩对准后，将锤降下，压紧桩顶，如节点有间隙，可以用铁片垫实焊牢，上下节桩的中心线偏差不得大于５ｍｍ，焊前应当除去节点部位预制埋件及铁片锈迹、污垢，保持清洁，焊接时应当先四角点焊固定，再次检查位置正确后，由两名焊工对角同时施焊以减少焊接变形。焊缝应当连续饱满，焊缝宽度、厚度应当符合设计要求。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工ｂ．浆锚法接桩，如图２-１２所示。接桩时，首先将上节桩对准下节，使四根锚筋插入锚筋孔，下落上节桩身，使其结合紧密。然后将其上提约２００ｍｍ，将熔化的硫磺胶泥注满锚筋孔和接桩头平面，之后迅速将上段桩对准落下，当胶泥冷硬并拆除施工夹箍后，即可继续施打。为保证胶泥接桩质量，应将锚筋调直并清理干净，确保无积水、无杂物和油污等。孔深与锚筋长度应当吻合，根据温度确定中间停歇时间，以保证胶泥硬化。浆锚法接桩可以节约钢材且操作简便，接桩时间较焊接法大为缩短。ｃ．法兰法接桩，如图２-１３所示。其主要用于混凝土管桩，由法兰盘和螺栓组成，接桩速度快，但法兰盘制作工艺较复杂、用钢量大。法兰接头要求相接桩端的桩顶面平服，以保证传力均匀。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工当桩顶露出地面影响后续施工时，应当立即进行截桩头；当桩顶在地面下或不影响后续施工时，可以结合凿桩头进行。预制混凝土桩可以用人工或风动工具截除，混凝土管桩可以用人工截除。打完桩后经过有关人员验收，即开挖基坑（槽），按照设计要求的桩顶标高，将桩头多余部分凿除（可人工或用风镐），但不得打裂混凝土桩身，并保证桩身主筋伸入承台内的锚固长度。粘着在主筋上的混凝土碎块要清除干净。当桩顶标高在设计标高以下时，应当在桩位上挖成喇叭口，凿去桩头表面混凝土，凿出主筋应焊接接长至设计要求的长度，再用与桩身同强度等级的混凝土与承台一起浇筑。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工④打桩工程质量要求。打桩工程质量要求包括最后贯入度或标高符合设计要求，桩的偏差应当在允许范围之内。打桩的贯入度或标高按照以下要求进行控制：ａ．桩尖位于坚硬、硬塑的黏性土、碎石土、中密以上的砂土或风化岩石等土层时，以贯入度控制为主，桩尖进入持力层深度或桩尖标高作为参考。ｂ．贯入度已达到设计要求而桩尖标高未达到时，应当继续锤击三阵，每阵１０击，平均贯入度不应大于规定数值。ｃ．桩尖位于其他软土层中时，应当以桩尖设计标高控制为主，以贯入度作为参考。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工ｄ．打桩控制指标已符合要求，而其他指标与要求相差较大时，应当同有关单位研究处理。混凝土预制桩打设后桩的垂直度偏差应不大于表２-３规定的桩位允许值，按标高控制的桩，桩顶标高的允许偏差为－５０～＋１００ｍｍ。（５）打桩常遇到的质量问题及预防措施。在打桩过程中，经常遇到的问题、预防措施及处理方法见表２-４。２.１.３静力压桩施工静力压桩是通过静力压桩机的压桩机构，以压桩机自重和桩机上的配重作反力而将预制钢筋混凝土桩分节压入地基土层中成桩。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工静力压桩机全部采用液压装置驱动，该装置压力大，自动化程度高，运转灵活；桩定位精确，不易产生偏心。其无噪声、无振动、无冲击力、施工应力小，减少振动对地基和相邻建筑物的影响，桩顶不易损坏。其优点是节约材料，降低工程成本，且可在沉桩施工中测定沉桩阻力，为设计施工提供参数，特别适合软土地基和城市施工。（１）静力压桩机。静力压桩机有顶压式、箍压式和前压式三种类型。①顶压式压桩机构造如图２-１４所示。其由桩架、压梁、桩帽、卷扬机、滑轮组等组成。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工压桩时开动卷扬机，通过桩架顶梁逐步将压梁两侧的压桩滑轮组钢索收紧，通过活动压梁将整个桩机自重和配重施加在桩顶上，将桩压入土中，限于桩架高度，桩长不超过１５ｍ。由于其设备高大笨重，行走移动不便，压桩速度较慢，现在只有少数地区还在使用。②箍压式压桩机（图２-１５）是近年来新发展的机型。其由全液压操纵，以电动液压油泵为动力，最大压桩力可达７０００ｋＮ，配有起重装置，可以自行完成桩的起吊、就位、接桩和配重装卸。行走机构为新型液压步履机，前后左右可以自由行走，可作任意角度回转，压机利用液压夹持装置抱夹桩身，再垂直将桩压入土中，不受压桩高度限制，但由于受桩底盘尺寸限制，邻近建筑物处沉桩时，需要保持足够的施工距离。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工③前压式压桩机是一种新型压桩机。其行走机构有步履式和履带式，最大压桩力可达１５００ｋＮ。可自行插桩就位，可作３６０°回转，压桩高度可达２０ｍ，有利于减少接桩工作，可以靠近建筑物进行压桩。（２）压桩工艺。静力压桩施工一般采取分段压入、逐段接长的方法，其施工程序为：桩机就位→吊桩、插桩→桩身对中调直→静压沉桩→接桩→再静压沉桩→送桩→终止压桩→切割桩头。①吊桩、插桩：用起重机或汽车运至压桩机附近，利用压桩机设置的起重机，将桩吊入夹持器中，进行对位插桩。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工②静压沉桩：压桩应当连续进行，中间间歇时间不宜过长。在压桩时要记录桩入土深度和压力表读数的关系。当压力表突然上升或下降时，应当认真分析，判断是否遇到障碍物或发生断桩等情况。③接桩：当一节桩压至桩顶离地面０．５～１．０ｍ时，开始接桩，保证接桩质量的同时应当尽量缩短接桩时间，以防止桩身与土体固结。④送桩：当桩顶设计标高低于地面或桩顶接近地面而压桩力尚未达到规定值时，应当用送桩器进行送桩。⑤截桩：当桩顶高出地面而压桩力达到规定值时，为后续压桩和桩机移位，应当进行截桩。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工（３）终止压桩。纯摩擦桩在终压时以设计桩长为控制条件。长度大于２１ｍ和端承摩擦型静压桩，以控制设计桩长为主，终压力值作为参考。设计承载力较高的桩，终压力值宜尽量接近压桩机满载值。１４～２１ｍ的静压桩，应当以终压力达到满载值为终压控制条件；对桩周围土质较差且设计承载力较高的桩，宜复压１～２次为佳；长度小于１４ｍ的桩，宜连续多次复压。上一页返回任务２．２灌注桩施工２.２.１钻孔灌注桩施工钻孔灌注桩是使用钻孔机钻孔，待孔深达到设计要求后进行清孔，放入钢筋笼，然后在孔内灌注混凝土而成桩。根据地质条件的不同，分为干作业成孔灌注桩和泥浆护壁成孔灌注桩两类。２.２.１.１干作业钻孔灌注桩施工干作业钻孔灌注桩使用钻机在桩位进行钻孔，然后在孔内放入钢筋笼，再浇筑混凝土而成桩。目前，其常用螺旋钻机进行钻孔，适用于地下水位较低、在成孔深度内无地下水的一般黏性土、砂土及人工填土地基，可以不进行护壁直接取土成孔，不适用于地下水的土层和淤泥质土层。下一页返回任务２．２灌注桩施工（１）干作业钻孔机。①全叶螺旋钻孔机。全叶螺旋钻孔机由主机、滑轮组、螺旋钻杆、钻头、滑动支架、出土装置等组成。成孔直径为３００～８００ｍｍ，钻孔深度为８～１２ｍ。配有多种钻头，以适应不同土层，如图２-１６所示。②钻扩机。钻扩机是钻孔扩底灌注桩的成孔机械。常用钻扩机是双管螺旋钻扩机，主要剖分两根并列的开口套管组成的钻杆和钻研和钻头，钻头上装有钻孔刀和扩口刀，用液压操纵，可使钻头并拢或张开。钻扩机钻孔示意图如图２-１７所示。上一页下一页返回任务２．２灌注桩施工（２）干作业钻孔灌注桩的施工工艺流程。①螺旋转钻孔灌注桩的施工工艺流程：场地平整→测量放线定桩位→桩机就位→钻进成孔、取土→清除孔底虚土→成孔质量检查验收→吊放钢筋笼→浇筑混凝土。②钻孔扩底灌注桩的施工工艺流程：场地平整→测量放线定桩位→桩机就位→机械钻直孔→清理直孔及扩孔→清除孔底虚土→扩孔成孔质量检查→吊放钢筋笼→浇筑混凝土。③施工注意事项。ａ．钻机就位后，用吊线、水平尺等检查导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心。上一页下一页返回任务２．２灌注桩施工钻孔时放下钻机，使钻杆向下移动至钻头触及土面时，开动转轴旋转钻杆，边钻进边出土。ｂ．发现钻杆摇晃、移动、偏斜或难以钻进时，应提钻检查，排除地下障碍物，避免桩孔偏斜、钻机损坏。ｃ．钻进过程中，应即时清理孔口黏土，遇到地下水、塌孔、缩孔等异常情况，应停止钻孔，会同设计单位研究处理。ｄ．钻头进入硬土层时，易造成钻孔偏斜，可提起钻头上下反复扫钻，以消去硬土；纠正无效，可在孔内局部回填黏土至偏孔０．５ｍ以上，再重新钻进。上一页下一页返回任务２．２灌注桩施工ｅ．当钻到预定深度后，在原深处进行空转清土，然后停钻提起钻杆。孔底虚土可采用夯锤夯击孔底虚土或进行压力注浆处理。ｆ．桩孔钻成清孔后，应尽量吊放钢筋笼不要隔夜，灌注混凝土时应分层进行。２.２.１.２泥浆护壁成孔灌注桩施工泥浆护壁成孔灌注桩是指利用原土造浆或人工造浆护壁，通过循环泥浆将钻孔时被钻头切削下的土渣排出孔外，然后吊放钢筋笼，水下灌注混凝土而成桩。按成孔方法有正（反）循环回转钻成孔、正（反）循环潜水钻成孔、冲击钻成孔、冲抓锥成孔等。（１）泥浆护壁成孔钻孔机。上一页下一页返回任务２．２灌注桩施工①回转钻孔机。回转钻孔机由机械动力传动，配以笼头式钻头，可多挡调速或液压无级调速，设有移动装置，设备性能可靠、噪声振动小、钻进效率高、钻孔质量好。该机最大钻孔直径可达２．５ｍ，钻进深度可达５０～１００ｍｍ，适用于地下水位较高的碎石类土、砂土、黏性土、粉土、强风化岩、软质与硬质岩层等多种地质情况。②潜水钻孔机。潜水钻孔机（图２-１８）是一种将动力、变速机构、钻头连在一起并加以密封，潜入水中工作的体积小而轻的钻机。因为工作时动力装置潜在孔底，所以耗用动力小、钻孔效率高，电动机防水性能好，转动时温升较低、过载力强，钻架对场地承载力要求低；其缺点是钻孔易产生桩侧周围土层和桩尖土层松散，使桩径扩大、灌注混凝土超量。上一页下一页返回任务２．２灌注桩施工③冲击钻孔机。冲击钻孔机（图２-１９）是通过机架、卷扬机把带刃的重钻头提高到一定高度，靠自由下落的冲击力切削破碎岩层或冲击土层成孔。少部分碎渣和泥浆挤压进孔壁，大部分碎渣用掏渣筒掏出。其设备简单、操作方便，对有孤石的砂卵石岩、坚质岩、岩成均可成孔。（２）泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺流程。泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺流程如图２-２０所示。①测定桩位。平整清理好施工场地，设置桩基轴线定位点和水准点，根据桩位平面布置施工图，写出每根桩的位置，并做好标志。上一页下一页返回任务２．２灌注桩施工②护筒埋设。护筒是由４～８ｍｍ厚的钢板制板的圆筒，其内径应当大于钻头直径１００ｍｍ，顶面高出地面０．４～０．６ｍ，其上部开设１～２个溢浆孔，如图２-２１所示。护筒固定桩孔位置应保护孔口，维持孔内水头，防止塌孔并为钻头导向。护筒埋置深度在黏土中不小于１．０ｍ，在砂土中不少于１．５ｍ，其高度满足孔内泥浆液面高度要求，孔内泥浆面应当保持高出地下水位１ｍ以上。护筒中心与桩位中心线的偏差应当不大于５０ｍｍ，对位后应在护筒外侧填入黏土并分层夯实。③泥浆制备。泥浆的作用是护壁、携砂排土、切土润滑、冷却钻头等，其中以护壁为主。上一页下一页返回任务２．２灌注桩施工依据土质条件、黏土或粉质黏土成孔，可以注入清水，原土造浆，泥浆密度为１．１～１．３ｇ／ｃｍ３；在其他土层中成孔，泥浆选用高塑性的黏土或膨润土制备；在砂土和较厚夹砂层中成孔，泥浆密度为１．１～１．３ｇ／ｃｍ３；在穿过砂夹卵石层或容易塌孔土层中成孔时，泥浆密度为１．３～１．５ｇ／ｃｍ３。施工中应当经常测定泥浆的密度，并定期测定其黏度、含砂率和胶体率。泥浆的控制指标要求黏度为１８～２２ｓ、含砂率不大于８％、胶体率不小于９０％，为提高泥浆质量可以加入外掺料（如增重剂、增粘剂、分散剂等）。施工中废弃的泥浆、泥渣应当严格按照有关规定处理。上一页下一页返回任务２．２灌注桩施工④成孔。ａ．回转钻成孔。回转钻成孔是我国灌注桩施工中最常用的方法之一，按照排渣方式的不同，可以分为正循环回转钻成孔和反循环回转机钻成孔两种。正循环回转钻成孔由钻机回转装置带动钻杆和钻头回转切削破碎岩土，由泥浆泵往钻杆输进泥浆，泥浆沿孔壁上升，从孔口溢浆孔溢出泥浆池，经沉淀处理后返回循环池，如图２-２２所示。正循环成孔泥浆上返速度低、携带土粒直径小、排渣能力较差、岩土重复破碎严重，适用于填土、淤泥、黏土、粉土、砂土等地层，对于卵砾石含量大于１５％、粒径小于１０ｍｍ的部分砂卵砾石层和软质基岩及较硬基层也可以使用。上一页下一页返回任务２．２灌注桩施工反循环回转机钻成孔是由钻孔回转装置带动钻杆和钻头回转切削破碎岩土，利用泵吸、气举、喷射等措施抽吸循环护壁泥浆，携带钻渣从钻杆内腔抽吸出孔外的成孔方法。泵吸反循环是直接利用砂石泵的抽吸作用使钻杆的水流上升而形成反循环；喷射反循环是利用射流泵射击出高速水流产生负压使钻杆内的水流上升而形成反循环；气举反循环是利用送入压缩空气使水循环，钻杆内水流上升速度与钻杆内外液柱重度差有关，随孔深增大效率增加。一般当孔深小于５０ｍ时，宜采用泵吸式或射流反循环；当孔深大于５０ｍ时，宜采用气举反循环。ｂ．潜水钻成孔。上一页下一页返回任务２．２灌注桩施工潜水钻成孔使用泥浆护壁成孔，其排渣方式也分为正循环和反循环两种。潜水钻正循环成孔利用泥浆泵将泥浆压入空心钻杆，通过电动机和钻头等射入孔底，携带切削下的钻渣在钻孔中上浮，最后由溢浆孔溢出回到泥浆沉淀池，经沉淀处理之后返回循环池；潜水钻反循环成孔有泵吸式、泵举式和气举式。ｃ．冲击钻成孔。冲击钻成孔是将带刃的重钻头（冲击锤）提高一定高度后，利用自由下落的冲击力切削破碎岩层或冲挤土层，排出碎渣成孔。此法设备简单、操作方便，适用于碎石土、砂土、黏性土及风化岩层。桩径可达６００～１５００ｍｍ，大直径可分级成孔。上一页下一页返回任务２．２灌注桩施工冲孔前应埋设钢护筒，并准备好护壁材料。开孔前当表层为淤泥、细砂等软土时，应当加入一定数量的小片石，注入泥浆或清水，反复冲击，将泥和片石挤进孔壁。当表层为砂砾卵石，则宜投入小颗粒砂砾石和黏土，以便冲击造浆，并使孔壁挤密实。开孔冲程不宜大于１ｍ，当深至护筒３～４ｍ后，可根据地质条件，转入正常冲程。岩层中钻进时应当低锤勤击，如发生偏斜，立即回３００～５００ｍｍ片石，重新钻进。遇孤石时，可抛填相似硬度的片石或卵石，用高冲程冲击或高低冲程交替冲击，将孤石击碎挤入孔壁。⑤清孔。当钻孔达到设计要求后，即进行验孔和清孔。上一页下一页返回任务２．２灌注桩施工验孔是用探测器检查桩位、直径、深度和孔道情况；清孔即清除孔底沉渣、淤泥浮土，以减少桩基的沉降量，提高桩基承载力。清孔的方法有真空吸泥渣法、射水抽渣法、换浆法和掏渣法。泥浆护壁成孔时，对于土质较好且不易坍塌的桩孔，可使用空气吸泥机清孔；对于稳定性较差的孔壁应当采用射水抽渣法或换浆法，掏渣法适用于冲击钻成孔。清孔合格标准：孔内排出或抽出的泥浆，用手摸捻应无粗粒感，孔底５００ｍｍ以内泥浆密度小于１．２５ｇ／ｃｍ３（原土造浆的孔则应小于１．１ｇ／ｃｍ３；浇筑混凝土前，孔底沉渣允许厚度符合标准，即端承桩≤５０ｍｍ，摩擦端承桩、端承摩擦桩≤１００ｍｍ，摩擦桩≤３００ｍｍ）。上一页下一页返回任务２．２灌注桩施工⑥吊放钢筋笼。清孔后应当立即安放钢笼，浇筑混凝土。钢筋笼一般在工地制作，制作时要求主筋环向布置均匀，箍筋直径及间距、主筋保护层、加劲箍间距等均应符合设计要求。为防止钢筋笼变形，可以在钢筋笼上每隔２ｍ设置加强箍，并在钢筋笼内每隔３～４ｍ装一个可拆卸十字形临时加劲架，在吊入孔后拆除。安放钢筋笼时间过长或造成塌孔，应当进行二次清孔后再浇筑混凝土。⑦水下浇筑混凝土。泥浆护壁成孔灌注桩水下浇筑混凝土常用导管法，如图２-２３所示。所用设备有金属导管、承料漏斗和提升机等。上一页下一页返回任务２．２灌注桩施工金属导管一般由无缝钢管制作，直径为２００～３００ｍｍ，每节长度为２～３ｍ，最下一节为长度不小于４ｍ的脚管，各节管用法兰盘和螺栓连接。承料漏斗利用法兰盘安装在导管顶端，导管使用应当试拼装、过球和进行封闭水压试验，确保导管连接光滑、可靠。安装导管底距孔底３００～５００ｍｍ为宜。隔水栓（球塞）用来隔开混凝土与泥浆，其直径宜比导管内径小２０～２５ｍｍ。用３～５ｍｍ厚的橡胶圈密封，直径宜比导管内径大５～６ｍｍ。混凝土强度等级应不低于Ｃ２０，坍落度为１８～２２ｃｍ。上一页下一页返回任务２．２灌注桩施工浇筑混凝土时，先将导管内及漏斗灌满混凝土，其量保证导管下端一次埋入混凝土面以下０．８ｍ以上，然后剪断悬吊隔水栓的钢丝，混凝土拌合物在自重作用下迅速排出隔水栓进入泥浆中。混凝土拌合物沉底，把导管下端埋在混凝土拌合物内，然后不断将混凝土通过承料漏斗浇入导管内，管外混凝土面不断被挤压上升。随管外混凝土面的上升，相应逐步提升导管。导管应当缓缓提升，严防提升过度，必须保证导管下端埋入混凝土中的深度不少于规定的最小埋置深度１ｍ，适宜的埋置深度为２～４ｍ，不宜过深，避免混凝土的流动阻力增大，造成堵管。上一页下一页返回任务２．２灌注桩施工混凝土浇筑过程应当连续进行，不得中断。混凝土浇筑最终标高应比设计标高高出０．５ｍ。（３）泥浆护壁灌注桩施工的注意事项和常见问题及防治措施。①泥浆护壁灌注桩施工的注意事项。灌注混凝土是灌注桩施工工序中最后一道关键性工序，其质量的好坏将严重影响灌注的质量。ａ．认真进行机具、原材料、水、电线路等准备工作，避免中途停顿而影响灌注质量，甚至造成报废。ｂ．无论采取何种清孔方法，在吊放钢筋笼后，都应当进行搅拌孔底，使残沉的钻渣悬浮在冲洗液中，然后立即下入灌注导管，迅速进行灌注工作。上一页下一页返回任务２．２灌注桩施工ｃ．应当根据桩孔深度、灌注速度等作配合比试验，确定混凝土的初凝时间，一般时间为４～６ｈ，必要时可加缓凝剂。ｄ．在灌注过程中，无论天气变化或其他原因都应当坚持一次性完成灌注，不得中途停顿。ｅ．灌浆过程中，应由专人掌握和测定混凝土上返高度，确定导管的埋置深度。若导管埋深过大，混凝土返浆阻力增大，应及时上提导管及拆去一定长度的导管。ｆ．混凝土拌合料必须合格，拌和均匀，并尽可能缩短运送距离，防止混凝土离析而发生卡管等事故。上一页下一页返回任务２．２灌注桩施工ｇ．起拔护管和孔管应在初凝时间前进行，且应缓慢进行以避免起拔过快而产生孔洞。ｈ．混凝土充盈系数不得小于１。一般土质为１．１，软土为１．２～１．３。②泥浆护壁混凝土灌注桩施工的常见问题防治措施。泥浆护壁灌注桩施工的常见问题及防治措施见表２-５。２.２.２沉管灌注桩施工沉管灌注桩是利用锤击打桩设备或振动沉桩设备，将带有钢筋混凝土桩尖钢管沉入土中成孔，后放入钢筋笼，浇筑混凝土，最后拔出钢筋，形成所需的灌注桩。上一页下一页返回任务２．２灌注桩施工根据使用桩锤和成桩工艺的不同，分为锤击沉管灌注桩、振动沉管灌注桩、静压沉管灌注桩和振动冲击沉管灌注桩等。沉管灌注桩的施工过程如图２-２４所示，其对周围环境有噪声、振动、挤土等影响。１.锤击沉管灌注桩施工（１）锤击沉管灌注桩设备。锤击沉管灌注桩的机械设备，如图２-２５所示。该设备由桩管、桩锤、桩架、卷扬机、滑轮组、行走机构等组成。（２）锤击沉管灌注桩施工程序。锤击沉管灌注桩施工程序一般为：定位埋设混凝土预制桩尖→桩机就位→锤击沉管→首次灌注混凝土→边拔管、边锤击、继续灌注混凝土（中间插入吊放钢筋笼）→成桩。上一页下一页返回任务２．２灌注桩施工①桩机就位。用桩架吊起钢桩管，对准埋设的钢筋混凝土预制桩尖。桩管与桩尖连接处要垫以麻袋、草绳，以防地下水渗入管内。缓缓放下桩管，套入桩尖压进土中。②锤击沉管。检查桩管与桩锤、桩架等是否在一条垂直线上，桩管垂直偏差≤５％，桩锤可以先低锤轻击桩管，观察无偏移后正常施打至设计标高。③首次灌注混凝土。沉管至设计标高后，检查管内无泥浆或进水，应当立即灌注混凝土，尽量减少间隔时间，凡灌注配有不到孔底的钢筋笼的桩身混凝土时，首次应当先将混凝土灌至笼底标高，然后放钢筋笼。上一页下一页返回任务２．２灌注桩施工④边拔管、边锤击，继续灌注混凝土。当混凝土灌满桩管后，便可开始拔管，一边拔管，一边锤击。拔管速度要均匀，对于一般土层以１ｍ／ｍｉｎ为宜，在软弱土层和软硬土层交界处宜控制在０．３～０．８ｍｉｎ；采用倒打拔管时，桩锤的冲击次数，单动汽锤不得少于５０次／ｍｉｎ；自由落锤轻击不得少于４０次／ｍｉｎ；同时，在管底未拔至桩顶设计标高之前，倒打和轻击不得中断。（３）锤击沉管灌注桩施工注意事项。锤击沉管成桩宜按桩照基施工顺序依次退打，桩中心距在３．５倍桩管外径以内或小于２ｍ时均应跳打，以防止土体挤压而断桩。中间空出桩位需在邻桩混凝土强度达到设计强度标准值的５０％后方可施工。上一页下一页返回任务２．２灌注桩施工为扩大桩径，提高桩基承载力或补救缺陷，可以采用复打法（图２-２６）。复打法应当在初次浇筑混凝土初凝之前完成，前后两次沉管的轴线必须重合。当作为补救措施时，可以采用半复打法或局部复打法。混凝土的充盈系数不得小于１．０。２.振动、振动冲击沉管灌注桩施工振动沉管施工是在振动锤竖直方向往复振动作用下，桩管以一定的频率及振幅产生竖向往复振动，减少桩管与周围土体间的摩阻力，与此同时，桩管受加压作用而沉入土中，在达到设计要求深度后，边拔管、边振动、边灌注混凝土成桩。上一页下一页返回任务２．２灌注桩施工（１）振动、振动冲击沉管灌注桩设备。振动沉管灌注桩的机械设备又称激振器（图２-２７）。与锤击沉管灌注桩相比，振动沉管灌注桩更适合于稍密及中密的砂土地基施工。（２）振动、振动冲击沉管灌注桩施工。振动、振动冲击沉管灌注桩的施工程序一般为：桩机就位→安装活瓣桩尖→振动沉管→安放钢筋笼→混凝土浇筑→边拔管、边振动。①桩机就位。施工时，安装桩尖活瓣并合拢（图２-２８），或埋好预制桩尖，检查活瓣桩尖缝隙是否过疏。②振动沉管。上一页下一页返回任务２．２灌注桩施工对准桩位，缓缓放下桩管，压入土中，校正桩管垂直度，按照要求开动激振器，同时在桩管上加压，桩管即能沉入土中。沉管过程中，应当经常探测管内无地下水或泥浆，如发现水或泥浆过多，应当拔出桩管，加以修理，并用砂回填桩孔后重新沉管。当桩管防沉到设计标高，且最后３０ｓ的电流值、电压值符合设计要求后，停止振动。③安放钢筋笼。第一次浇筑混凝土至笼底标高，安放钢筋笼。④浇筑混凝土。上料斗将混凝土灌入桩管内，一般应当灌满或略高于地面。⑤边拔管、边振动。上一页下一页返回任务２．２灌注桩施工桩内灌满混凝土，先振动５～１０ｓ，再开始拔管，边振边拔，每拔０．５～１．０ｍ停拔振动５～１０ｓ，如此反复进行，直至桩管全部拔出。拔管速度在一般土层宜为１．２～１．５ｍ／ｍｉｎ，使用活瓣式桩尖的速度宜慢点，预制桩尖可适当加快；在软弱土层拔管速度宜为０．６～０．８ｍ／ｍｉｎ。（３）振动、振动冲击沉管灌注桩施工中的注意事项及沉管灌注桩施工的常见问题及防治措施。①振动、振动冲击沉管灌注桩施工中的注意事项。振动、振动冲击沉管施工一般有单打法、复打法、反插法。上一页下一页返回任务２．２灌注桩施工应当根据土质情况和荷载要求分别选用。单打法适用于含水量较小的土层，且宜采用预制桩尖，反插法及复打法更适用于软弱饱和土层。ａ．单打法。即一次拔管法。ｂ．复打法。在同一桩孔内进行两次单打，即按照单打法制成桩后再在混凝土桩内成孔并灌注混凝土。可以扩大桩径，大大提高桩的承载力。ｃ．反插法。将套管每提升０．５ｍ，再下沉０．３ｍ，反插深度不宜大于活瓣桩尖长度的２／３，如此反复进行，直至拔离地面。可以扩大桩径，提高桩的承载力。②沉管灌注桩施工的常见问题及防治措施。上一页下一页返回任务２．２灌注桩施工沉管灌注桩应用广泛，质量问题在桩基工程中也最突出，统计资料表明，因桩身缩颈、断桩、桩靴进水、吊脚桩、垂直度偏差过大、混凝土充盈系数小，以及入土深度不足造成单桩承载力不足常占桩总数的１０％～５５％。施工中应当加强检查并及时处理，其常见问题及防治措施见表２-６。２.２.３人工挖孔灌注桩施工人工挖孔灌注桩是用人工挖土成孔，安放钢筋笼，浇筑混凝土成桩。人工挖孔灌注桩施工机具简单，操作工艺简便，作业时无振动、无噪声、无环境污染，对周围环境影响小；可以多桩同时进行施工，施工费用低；当土质复杂时，可以直接观察分析土质情况；桩端可以人工扩大，获得较大承载力；桩底沉渣清除干净，施工质量可靠。上一页下一页返回任务２．２灌注桩施工其是目前大直径灌注桩施工的一种主要工艺方式。缺点是桩成孔工艺劳动强度较大，单桩施工速度较慢，安全性较差。人工挖孔灌注桩的构造如图２-２９所示。（１）人工挖孔桩的施工机具。施工人员在保护圈内用常规挖土工具短柄锹、镐、锤、钎进行挖土，配合电动葫芦或手动卷扬机、提土桶将土运出孔外，辅助通风设备主要有鼓风机和送风管，用于向桩孔中送入新鲜空气，地下水渗出时，可设置集水井，用泵抽出井外。同时作业应当配置照明灯、对讲机、电铃等。（２）人工挖孔桩的施工工艺。人工挖孔桩一般采用现浇混凝土护壁，也可采用钢护筒或沉井护壁等。上一页下一页返回任务２．２灌注桩施工采用现浇混凝土护壁施工工艺过